ALAT KRISTALISASI

(CRYSTALLIZER)

A. Pendahuluan

Dalam teknik kimia kristalisasi dilakukan dalam alat pengkristal.

Kristalisasi adalah suatu unit operasi teknik kimia dimana senyawa kimia

dilarutkan dalam suatu pelarut (solvent) dan pada kondisi tertentu akan

terpresipitasi dan terpisah di antara fasa.

Sejak dahulu kala NaCl ditemukan pda permukaan bebatuan setelah

mengalami pemanasan matahari. Contoh proses kristalisasi yang lain dalam

industry meliputi produksi garam dapur, gula, sodium sulphat, urea, dan lain-

lain.

Teknologi kristalisasi berkembang dengan cepat akhir-akhir ini. melalui

tangki sederhana dimana pendinginan, penguapan, dan mungkin melalui

pengaturan pH, Kristal terbentuk pada proses kristalisasi larutan dipekatkan dan

didinginkan sampai konsentrasi zat terlarut melewati kelarutannya

(supersaturation)pada suhu yang bersangkutan. Zat terlarut akan keluar dari

larutan dan membentuk zat padat (Kristal/hablur) dalam keadaan yang hampir

murni.

Supersaturation adalah perbedaan antara nilai konsentrasi actual zat padat

(solute) pada batas kristalisasi dan batas kelarutan teoritis.

Supersaturation merupakan factor penting dan gaya pengendali (driving

force) baik dalam initial nucleation step maupun dalam crystal growth.

Terdapat beberapa tahapan dalam pembentukan Kristal, yaitu:

1. Nucleation

Merupakan perubahan fasa awal dalam daerah yang kecil, misalnya

pembentukan Kristal padat dari suatu larutan. Nucleation ini merupakan

penjumlahan primary nucleation dan secondary nucleation.

Primary nucleation adalah pembentukan awal Kristal dimana tidak ada

satupun Kristal sebelumnya.

Secondary nucleation adalah pembentukan nuclei akibat pengaruh

makroskopik Kristal yang ada yaitu fluid shear dan tumbukan (collision)

antara cristal yang ada dengan permukaan dinding peralatan kristalisasi.

Fluid shear nucleation terjadi akibat adanya cairan yang menyeberang

sepanjang nuclei dengan cepat dan membawa nuclei terikut untuk menjadi

Kristal baru.

2. Crystal Growth

Sekali Kristal awal muncul, maka akibat ketidakstabilan supersaturation

ukuran Kristal akan membesar dan tersusun dalam lapisan-lapisan.

3. Crystal Size Distribution

Bentuk dan ukuran produk Kristal merupakan hal yang penting dalam

kristalisasi. Jika proses lebih lanjut diperlukan, Kristal besar dengan ukuran

seragam menjadi penting dalam hal pencucian, filtering, transportation, dan

storage.

B. Jenis-jenis Alat Pengkristal

Kristalisasi dapat dikatakan sebagai presipitasi yang diperoleh melalui

berbagai kondisi kelarutan (solubility) suatu substansi. Alat dan sistem

pengkristal biasanya berhubungan dengan bahan baku larutan. Oleh karena itu, 3

jenis proses kristalisasi dikenal melalui:

Konsentrasi

Pendinginan

Reaksi atau kesetimbangan

Sesuai teknologi penguapan, alat pengkristal terbagi atas beberapa jenis,

yaitu:

Forced Circulation Crystallizer Circulaton Evaporator

Oslo Type Crystallizer (classified-suspension crystallizer)

DTB Circulation Crystallizer

1. Forced Circulation Crystallizer

Gambar 1. Forced Circulation Crystallizer

Gambar 1 menunjukkan skema continuous forced circulation crystallizer

yang mirip dengan simple forced circulation evaporator namun memiliki ciri

tertentu untuk pengkristal, yaitu:

Sebuah "volume aktif", dirancang untuk mendapatkan required residence

time for crystal growth dan mother liquor desupersaturation.

Suatu pengadukan untuk mengontrol keberadaan supersaturation yang

muncul dari penguapan dan menjaga beda suhu dalam heat exchanger di

dalam batas yang dapat diterima.

Suatu desain khusus terhadap luas permukaan pemisahan cairan-gas

untuk meminimalkan kehilangan carry over dan menghindari

pembentukan jumlah buih berlebih yang dapat menghambat

pertumbuhan Kristal.

Forced circulation crystallizer merupakan tipe Mixed Suspension Mixed

Product Removal (MSMPR) dan beroperasi baik tergantung pada control

densitas slurry atau densitas slurry alami terhadap neraca massa.

Unit alat ini bisa single atau multiple effect dan konsep rekompresi uap

(baik termal maupun mekanis) sering digunakan. Biasanya, alat ini beroperasi

mulai dari vakum sampai tekanan atmosfir.

Produk yang dihasilkan:

* NaCl (makanan atau grade teknis)

* KNO3

* Na2, SO4, K2 SO4

* NH4Cl

* Na2CO3H2O

* Asam sitrat

Alternatif lain dari Forced Circulation Crystallizers terlihat seperti

gambar berikut.

Gambar 2. Alternative lain Forced Circulation Crystallizer

Tanki pengaduk kristalisator(1) dipilih untuk kristalisasi vakum-

pendinginan. Kristalisator horizontal(3) juga merupakan kristalisator vakum-

pendinginan, dan ditandai dengan beberapa tahapan disusun seri dalam kulit

terluar tunggal. Dibandingkan dengan tahap-tunggal, kristalisator vertikal,

gelisah-tank, sebuah kristalisator multi-stage horisontal dapat mengakibatkan

biaya investasi lebih rendah. Kristalisator draft-tube(2) dapat beroperasi dengan

circulators kecepatan rendah, dan karena itu kontrol yang lebih baik dari proses

jenuh, dan nukleasi primer yang lebih rendah. Jenis ini digunakan untuk produk

yang memiliki tingkat pertumbuhan yang rendah. Kristalisator forced

circulation(4) sebanding fungsinya dengan kristalisator draft-tube. Sirkulasi

dikendalikan con ¬ suspensi dengan cara pompa aksial-aliran melalui sebuah

penukar panas eksternal. Jenis kristalisator juga dapat digunakan untuk

kristalisasi vakum-pendinginan (5).

Gambar 7. FC-tipe crystallizers

Biasanya, sistem kristalisasi tidak lengkap pada tahap kristalisasi saja.

Suspensi di kristalisator masih harus dipisahkan, kristal harus dikeringkan dan

dikemas. Uap meninggalkan kristalisator perlu terkondensasi, dan gas-gas non-

terkondensasi perlu dihilangkan dengan pompa vakum. Gambar. 8 menunjukkan

selembar aliran disederhanakan seperti lengkap, tanaman penguapan vakum

kristalisasi.

Gambar 8. flowsheet sederhana

Dalam ilustrasi Gambar (8), orang mungkin membayangkan semua jenis

kristalisator baik sebagai satu kesatuan atau efek-ganda. Pemanasan metode

alternatif untuk hidup uap, seperti recompression uap mekanik atau termal dapat

dimanfaatkan. Dalam contoh ini uap dari kristalisator (terakhir) yang diringkas

dalam kondensor permukaan. Kontak-langsung (barometric) con-padat dapat

digunakan sebagai pengganti. Suspensi (dalam contoh) tidak cukup tebal untuk

memberi makan sentrifus itu: biasanya, unit FC beroperasi pada 15 sampai 25

kristal% wt, sedangkan suspensi sentrifus memerlukan pakan dalam kisaran 40-

60% wt. Oleh karena itu, suspensi adalah pra-terkonsentrasi di pengental

gravitasi (terlihat) atau dengan hydrocyclones. Minuman keras jelas lebih-aliran

didaur ulang. Purge minuman keras untuk menghilangkan kotoran sistem

mungkin dibuang dari sistem pada saat ini. The underflow pengental

diumpankan untuk centrifuge tersebut. Tergantung pada CSD ada pilihan antara

4-5 jenis perangkat pemisahan: filter untuk ticles nominal yang sangat kecil,

yang sentrifus dekanter atau pengupas untuk kristal kecil, dan cacing-ayakan

atau centrifuge pendorong untuk kristal lebih besar. Final pengeringan produk

dalam sebagian besar kasus yang dicapai dalam fluidized-bed dryer rotary atau

bergetar. Pendinginan kristal kering dapat dilakukan di unit pendingin terpisah

atau merupakan bagian integral dari pengering.

Beberapa keuntungan dan kerugian dari Forced Circulation Crystallize

Kentungan ;

Memiliki pengadukan untuk mengontrol keberadaan supersaturation

Memiliki desain khusus terhadap luas permukaan pemisahan cair-gas

Meminimalkan carry over dan menghindari pembentukan jumlah buih

berlebih

Alat ini bisa single atau multiple effect pada proses rekompresi uap

baik thermal maupun mekanik

Kerugian ;

Operasinya bergantung pada control densitas slurry atau densistas

slurry alami terhadap neraca massa

Alat ini hanya beroperasi pada tekanan vacum sampai pada tekanan

atmosfer